盘扣分拣打包机的视觉识别系统及方法与流程

本发明涉及建筑施工，特别涉及一种盘扣分拣打包机的视觉识别系统及方法。

背景技术：

1、随着现代建筑行业的快速发展，盘扣脚手架作为一种高效、便捷的支撑结构，在建筑施工中得到了广泛应用。然而，传统的盘扣脚手架分拣打包方式主要依赖人工操作，存在效率低下、劳动强度大以及人为误差等问题，难以满足日益增长的生产需求。

2、近年来，基于机械臂与机器视觉的手眼结合的解决方案已广泛应用于汽车制造、3c电子、食品包装及医疗设备制造等对精度与效率要求极高的工业领域。通过机器视觉系统对脚手架组件进行高精度的图像抓取与智能分析，结合六轴机械臂灵活精准的空间作业能力，可实现从自动识别、分类到定点码垛的全流程智能化作业。这种“眼手协同”的自动化方案，不仅能彻底替代人眼检测与人工搬运，大幅降低人力成本与工件损伤风险，更能以极高的稳定性与准确性全面提升生产线的智能化水平，为建筑物资的现代化流转注入强劲动力。

3、然而，尽管“眼手协同”技术在通用工业领域已趋成熟，但在盘扣脚手架这一细分场景中，现有的视觉解决方案却显得捉襟见肘。盘扣立杆等构件具有规格繁多、长径比大、形态单一但姿态多变以及特殊结构导致机械臂的抓取点位难以确定等特殊属性。通用的工业视觉算法在面对这些挑战时，往往难以在复杂环境下稳定提取特征，导致识别准确率波动大、误检漏检频发，且针对此类细长构件的专用定位算法尚属空白，无法直接满足高速分拣打包的严苛要求。

4、因此，需要提供一种盘扣分拣打包机的视觉识别系统及方法，能够解决现有工业视觉方案在盘扣脚手架分拣打包场景中，因盘扣立杆规格繁多、长径比大、姿态多变及特殊结构导致的特征提取困难以及抓取点位难以确定的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种盘扣分拣打包机的视觉识别系统及方法，能够解决现有工业视觉方案在盘扣脚手架分拣打包场景中，因盘扣立杆规格繁多、长径比大、姿态多变及特殊结构导致的特征提取困难以及抓取点位难以确定的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种盘扣分拣打包机的视觉识别系统，包括视觉采集装置、盘扣堆料平台、盘扣爬升机构、传输线体、传输翻板和传输模块；盘扣爬升机构倾斜设置在盘扣堆料平台与传输线体的进料口之间，传输线体的出料口通过传输翻板连接至传输模块的进料口；视觉采集装置通过支架设置在传输线体的上方并采集盘扣立杆的图像。

4、所述的支架上设有两块视野挡板，两块视野挡板分别位于视觉采集装置的前侧和后侧的两侧，使视觉采集装置在传输线体上形成待识别区域。

5、所述的盘扣堆料平台的左侧和右侧设有防护挡板，若干根盘扣立杆堆放于盘扣堆料平台上，且位于两块防护挡板之间。

6、所述的盘扣爬升机构包括主动链轮、从动链轮、驱动电机、立杆挂钩和闭合传动链条；主动链轮安装于盘扣爬升机构的顶端，从动链轮安装于盘扣爬升机构的底端，闭合传动链条传动连接在主动链轮与从动链轮之间；驱动电机固定安装在盘扣爬升机构的顶端，且驱动电机的输出轴与主动链轮同轴固连；立杆挂钩呈l形结构并安装在闭合传动链条上，若干个立杆挂钩沿闭合传动链条的轴向依次间隔布置，使盘扣立杆能落入立杆挂钩与闭合传动链条之间的空间内。

7、一种采用所述的盘扣分拣打包机的视觉识别系统的视觉识别方法，包括以下步骤：

8、步骤1：工人在盘扣堆料平台上整理盘扣立杆，通过盘扣爬升机构将盘扣立杆抬升传输至传输线体，传输线体传输盘扣立杆至待识别区域；

9、步骤2：视觉采集装置采集待识别区域中的盘扣立杆的图像，并通过视觉识别算法对图像中的盘扣立杆进行缺陷检测，若盘扣立杆不存在缺陷，则执行步骤3，反之，则通过传输翻板将该盘扣立杆推送至废料区，并返回步骤2继续识别下一根盘扣立杆；

10、步骤3：盘扣立杆上的连接盘和连接套管，根据连接盘的数量判断盘扣立杆的规格，并根据连接套管的位置判断盘扣立杆的放置正反姿态；

11、步骤4：将当前的盘扣立杆的规格和姿态加入任务列队。

12、所述的步骤2中，盘扣立杆的缺陷检测包括连接盘破损缺陷、杆体弯曲缺陷和连接盘扭转缺陷。

13、所述的步骤3中，盘扣立杆的规格判断方法是：

14、在盘扣立杆的生产过程中，连接盘间距按标准化模数设置，使盘扣立杆上的连接盘数与盘扣立杆的规格一一对应；

15、模型识别盘扣立杆的整体位置，并针对杆体上的连接盘进行特征提取，输出每个连接盘的置信度及坐标框，分别对应长度0.25m至3m的不同规格的盘扣立杆；

16、对单根盘扣立杆的检测框内的连接盘目标进行计数统计，将计数值转换为具体的长度规格标签。

17、所述的步骤3中，盘扣立杆的姿态检测方法是：

18、首先，在标注时，除了对连接盘进行标注，同时也标注出连接套管；

19、其次，在识别到连接盘和连接套管的中心坐标后，基于图像坐标系，若连接套管中心的x/y坐标值小于所有连接盘的最小x/y坐标值，即连接套管位于所有连接盘的左侧，则判定为正放；

20、反之，若连接套管中心的x/y坐标值大于所有连接盘的最大x/y坐标值，即连接套管位于所有连接盘的右侧，则判定为反放。

21、所述的步骤4中，任务列队所执行的任务包括：将推杆51伸出，随着传输线体对当前合格的盘扣立杆的传输，当前合格的盘扣立杆被传送至下一执行单元，由机械臂对盘扣立杆进行抓取点位确定并进行抓取。

22、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

23、本发明通过盘扣爬升机构的立杆挂钩将散乱的盘扣立杆逐一分离并抬升至待识别区域，并判断盘扣立杆是否合格，再对合格的盘扣立杆的规格、姿态进行分析，有利于下一执行单元的机械臂精准确定对盘扣立杆的抓取点位，具有可重复、可规模化的特点，解决了现有工业视觉方案在盘扣脚手架分拣打包场景中，因盘扣立杆规格繁多、长径比大、姿态多变及特殊结构导致的特征提取困难以及抓取点位难以确定的问题，为机械臂提供亚像素级的精准引导，确保在高效作业过程中，不仅能“看得清”，更能“抓得准”，从而真正实现盘扣立杆分拣打包全流程的智能化升级，无法满足高速、高精度自动化分拣打包需求。

1.一种盘扣分拣打包机的视觉识别系统，其特征在于，包括视觉采集装置（1）、盘扣堆料平台（2）、盘扣爬升机构（3）、传输线体（4）、传输翻板（5）和传输模块（6）；盘扣爬升机构（3）倾斜设置在盘扣堆料平台（2）与传输线体（4）的进料口之间，传输线体（4）的出料口通过传输翻板（5）连接至传输模块（6）的进料口；视觉采集装置（1）通过支架（11）设置在传输线体（4）的上方并采集盘扣立杆（7）的图像。

2.如权利要求1所述的盘扣分拣打包机的视觉识别系统，其特征在于，所述的支架（11）上设有两块视野挡板（12），两块视野挡板（12）分别位于视觉采集装置（1）的前侧和后侧的两侧，使视觉采集装置（1）在传输线体（4）上形成待识别区域。

3.如权利要求1所述的盘扣分拣打包机的视觉识别系统，其特征在于，所述的盘扣堆料平台（2）的左侧和右侧设有防护挡板（21），若干根盘扣立杆（7）堆放于盘扣堆料平台（2）上，且位于两块防护挡板（21）之间。

4.如权利要求1所述的盘扣分拣打包机的视觉识别系统，其特征在于，所述的盘扣爬升机构（3）包括主动链轮（31）、从动链轮（32）、驱动电机（33）、立杆挂钩（34）和闭合传动链条（35）；主动链轮（31）安装于盘扣爬升机构（3）的顶端，从动链轮（32）安装于盘扣爬升机构（3）的底端，闭合传动链条（35）传动连接在主动链轮（31）与从动链轮（32）之间；驱动电机（33）固定安装在盘扣爬升机构（3）的顶端，且驱动电机（33）的输出轴与主动链轮（31）同轴固连；立杆挂钩（34）呈l形结构并安装在闭合传动链条（35）上，若干个立杆挂钩（34）沿闭合传动链条（35）的轴向依次间隔布置，使盘扣立杆（7）能落入立杆挂钩（34）与闭合传动链条（35）之间的空间内。

5.一种采用权利要求1-4任一所述的盘扣分拣打包机的视觉识别系统的视觉识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的视觉识别方法，其特征在于，所述的步骤2中，盘扣立杆（7）的缺陷检测包括连接盘（71）破损缺陷、杆体弯曲缺陷和连接盘（71）扭转缺陷。

7.如权利要求5所述的视觉识别方法，其特征在于，所述的步骤3中，盘扣立杆（7）的规格判断方法是：

8.如权利要求5所述的视觉识别方法，其特征在于，所述的步骤3中，盘扣立杆（7）的姿态检测方法是：

9.如权利要求5所述的视觉识别方法，其特征在于，所述的步骤4中，任务列队所执行的任务包括：将推杆（51）伸出，随着传输线体（4）对当前合格的盘扣立杆（7）的传输，当前合格的盘扣立杆（7）被传送至下一执行单元，由机械臂对盘扣立杆（7）进行抓取点位确定并进行抓取。